Способ регулирования производства агропродукции

Изобретение относится к сельскому хозяйству и обеспечивает совокупный агроэкотехнический результат управления непрерывностью производства агропродукции. Способ регулирования производства агропродукции включает определение морфологических признаков агропродукции, в зависимости от которых осуществляют регулирование производства. Определение морфологических признаков осуществляют в полном объеме постоянно сразу в нескольких зонах производства. Регулирование осуществляют для каждой зоны производства индивидуально непрерывно в любой момент времени при обнаружении отклонений морфологических параметров воздействиями техногенного и природного характера. Способ основан на видеоцифровом мониторинге и управлении объектами природной среды, что позволит повысить урожайность путем улучшения координации работ технических средств исполнения технологии, сокращения затрат материальных и энергетических ресурсов. 14 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и обеспечивает совокупный агроэкотехнический результат эффективного управления непрерывностью производства агропродукции, взаимоадаптацию технологии и окружающей природной среды, увеличение количественного и улучшение качественного состава агропродукции. Может найти применение во всех регионах производства агропродукции, при комплексной автоматизации управления технологическими процессами возделывания, хранения и реализации агропродукции, преимущественно растениеводческой, в местах производства и потребления, в селекционных и семеноводческих системах воспроизводства агропродукции.

Известны разнообразные технологии производства агропродукции, содержащие комплекс технических средств возделывания, хранения и реализации (см. например, Н.И. Верещагин, К.А. Пшеченков «Комплексная механизация возделывания, уборки и хранения картофеля». - М.: Колос, 1977, 352 с.). Недостатком этих технологий является отсутствие постоянного мониторинга и непрерывного управления качеством производства агропродукции.

Известны способы и устройства контроля и управления качеством агропродукции, содержащие технологический процесс подготовки агропродукции, электронно-оптический контроль агропродукции, автоматическое сортирование агропродукции по качеству (см. например, Башилов A.M. «Автоматизация контроля качества картофеля, овощей и плодов». - Москва: ВО Агропромиздат, 1987, 197 с.). Недостатком этих способов является отсутствие регулирования непрерывностью производства агропродукции, нерегулярно и неполно ведется анализ изменений качества агропродукции по морфологическим признакам при воздействии техногенных и природных факторов, нет оперативного реагирования на ухудшение условий производства, на ликвидацию последствий, на восстановление нормального состояния производства.

Из известных способов наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению является линия товарной обработки картофеля (А.С. СССР №1789187, Бюллетень изобретений №3, 1993) и способ оптической сортировки плодов (А.С. СССР №1024126, Бюллетень изобретений №23, 1983) содержащие ряд технологических процессов, воздействующих на агропродукцию, оптическую систему контроля качества агропродукции по морфологическим признакам, электронную систему выбора оптимальных режимов автоматического регулирования качества агропродукции.

Недостатком этих изобретений является: ограниченные функциональные возможности электронно-оптических способов по регулированию технологическими процессами производства агропродукции из-за недостаточно полного и постоянного определения всевозможного разнообразия состояний и поведения объектов аграрного производства по пространственно-временным изменениям морфологических признаков сразу в нескольких зонах производства агропродукции и, как следствие, высокие затраты при недоборе и потерях урожая при низком качестве агропродукции. В них отсутствует непрерывное регулирование производством агропродукции, и оно не распространяется на зоны возделывания, хранения и реализации, а также не взаимосвязано с регулированием в зоне окружающей природной среды и в зоне регионального испытания генетических сортовых возможностей агропродукции.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей регулирования производства агропродукции за счет создания индивидуального непрерывного регулирования сразу в нескольких зонах производства агропродукции при полном объеме постоянно определяемых пространственно-временных изменений морфологических признаков объектов, включенных в аграрное производство.

В результате использования предлагаемого изобретения повышаются общесистемный оптимизационный эффект и качество регулирования производства агропродукции. При каждой реализации технологии производства агропродукции последовательно возрастает и закрепляется производственный опыт, накапливаются новые знания по эффективному регулированию производства, обновляются технические средства реализации, интенсивно совершенствуются долгосрочная, среднесрочная и краткосрочная функция управления в результате обмена данными о морфологических изменениях объектов аграрного производства во взаимосвязанных зонах и в условиях единого информационного пространства (в течение длительного периода, но в реальном масштабе времени).

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагается новый способ регулирования производства агропродукции путем определения морфологических признаков объектов аграрного производства в полном объеме постоянно сразу в нескольких зонах производства, а регулирование предусматривается осуществлять для каждой зоны производства индивидуально непрерывно в любой момент времени при обнаружении отклонений морфологических параметров воздействиями техногенного и природного характера.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-14. На фиг.1 изображена структурная схема исполнения способа регулирования производства агропродукции. На фиг.2 изображена схема формирования зон, предопределяющих процесс регулирования производством агропродукции. На фиг.3 изображена схема способа регулирования при обнаружении нового качественного и количественного состава потока агропродукции. На фиг.4 изображена схема способа регулирования при установлении новых особенностей взаимодействия агротехнологии и природной среды. На фиг.5 изображена схема процесса регулирования при определении внутренних резервов эффективного использования комплекса технических средств и операторов исполнения агротехнологии. На фиг.6 изображен мобильный вариант устройства видеоцифрового мониторинга морфологических признаков агропродукции на селекционно-семеноводческих испытательных станциях.

На фиг.7 изображен стационарно-лабораторный вариант видеоцифрового мониторинга морфологических признаков агропродукции на селекционно-семеноводческих испытательных станциях. На фиг.8 изображена схема формирования видеоцифрового описания морфологических признаков для сортовой идентификации агропродукции. На фиг.9 изображена схема реализации способа регулирования с помощью технических средств и операторов исполнения, мониторинга, адаптации, преобразования агротехнологии. На фиг.10 изображена основная блочная схема реализации видеоцифрового мониторинга морфологических признаков. На фиг.11 изображена основная блочная схема реализации видеоцифровой анимации изображений объектов и их морфологических признаков, полученных при проведении мониторинга. На фиг.12 приведена схема реализации телекоммуникационной передачи результатов мониторинга в компьютерный оперативно-диспетчерский комплекс. На фиг.13 приведена обобщенная структурная схема компьютерного оперативно-диспетчерского комплекса. На фиг.14 приведена обобщенная модель регулирования производством агропродукции.

Способ реализации технологии производства агропродукции, кроме исполнения технологических процессов возделывания, хранения и реализации агропродукции, мониторинга и адаптации, предусматривает реализацию технологического процесса регулирования (преобразования) агротехнологии, охватывающего: взаимоадаптационные преобразования агротехнологии и природной среды; модернизационные преобразования комплекса технических средств мониторинга и исполнения агротехнологии; качественные и количественные преобразования состава агропродукции; системоорганизующие преобразования, связанные с обменом, накоплением и закреплением научных знаний и практического опыта. Структурная схема включения процесса регулирования производства агропродукции, построенная на принципах его прогрессивного развития и совершенствования, приведена на фиг.1. Блоками на ней показаны: 1 - объект аграрного производства в зоне «природная среда»; 2 - объект аграрного производства в зоне «агротехнология»; 3 - объект аграрного производства в зоне «агропродукция»; 4, 5, 6, 7 - соответственно технические средства мониторинга, исполнения, адаптации, преобразования; 8, 9, 10, 11 - соответственно, операторы мониторинга исполнения, адаптации, преобразования; 12 - средства связи; 13 - информационно-консультативная система.

Для выполнения процесса преобразования формируют единый информационно-диспетчерский центр, обозначенный на схеме блоком 7, в котором через средства связи 12 осуществляют взаимодействие всех технических средств (4, 5, 6) и операторов (8, 9, 10, 11) технологии. Агротехнология 2 самодостаточна и замкнута «внутри», а также связана «извне» с информационно-советующей системой 13 агропромышленного предприятия. Процесс преобразования агротехнологии осуществляют после обнаружения отклонений морфологических параметров объектов агротехнологии воздействиями техногенного и природного характера.

На фиг.2 приведена схема формирования зон производства, предопределяющих процесс регулирования: 14, 17 - зоны регулирования, предопределяющиеся особенностями реализации агротехнологии техническими средствами и операторами исполнения, соответственно при варианте реализации технологии и при испытании ее на селекционно-семеноводческой станции; 15, 18 - зоны регулирования, предопределяющиеся новым количественным и качественным составом агропродукции, соответственно при варианте реализации технологии и при испытании ее на селекционно-семеноводческой станции; 16, 19 - зоны регулирования, предопределяющиеся адаптационными процессами природной среды, соответственно при варианте реализации технологии и при испытании ее на селекционно-семеноводческой станции; 20, 21 - оперативно-диспетчерский комплекс соответственно при варианте реализации технологии и при испытании ее на селекционно-семеноводческой станции; 22 - блок сопоставления системных данных и средства телекоммуникации. Зоны, предопределяющие процесс регулирования, устанавливаются путем непрерывного мониторинга объектов агропродукции, агротехнологии и природной среды с помощью применения: средств технического зрения, средств распознавания многомерного зрительного образа и средств видеоцифровой анимации (визуализации) двухмерных или трехмерный изображений многомерного образа морфологических признаков на монитор оператора или передачи исполнительных команд на автоматическое управление техническими средствами реализации агротехнологии.

На фиг.3 более подробно представлена схема технической реализации способа регулирования потоком агропродукции при условии обнаружения нового качественного и количественного состава по морфологическим признакам. На фиг.3 приведены: 23 - видеоцифровые камеры контроля качества агропродукции при приемке, хранении и реализации; 24 - блок управления сухой и мокрой очистки агропродукции (плодов, овощей); 25 - блок управления режимами хранения; 26 - блок управления исполнительным механизмом процесса сортирования; 27 - блок обработки видеоцифровых изображений и принятия команд управления; 28 - персональный компьютер для накопления и анализа информации, формирования исполнительно-преобразовательных программ.

Процесс регулирования агротехнологии осуществляют после обнаружения нового количественного и качественного состава агропродукции путем: видеоцифрового мониторинга агропродукции в технологических процессах возделывания, хранения и реализации, с помощью средств технического зрения; последующей компьютерной обработки и анализа видеоцифровых изображений потока или объема агропродукции; установления, по результатам анализа видеоизображений, взаимосвязи качественного и количественного состава агропродукции между технологическими процессами; согласования функциональных, структурных и параметрических преобразований технологических процессов между собой или осуществления автоматического перераспределения (сортировки) агропродукции с помощью манипуляторов управляемых средствами технического зрения. Пример технической реализации по условию обнаружения нового качественного и количественного состава потока агропродукции охватывает технологические процессы приема, хранения и выгрузки агропродукции и может быть расширен по анологичному принципу в полевые технологические процессы и в технологические цеха подготовки, переработки, фасовки и товарной реализации до полного замкнутого и ежегодно возобновляемого агротехнологического цикла. Видеоцифровые камеры 23 осуществляют видеоцифровой мониторинг потока продукции в кузове автомобиля, в секции для хранения, на конвейере по морфологическим признакам (размер, форма, наличие дефектов, зона их распространения и др.). С помощью системного блока компьютера 27 осуществляют управление режимами работы камер (переключение камер на видеомонитор, регулирование продолжительности и темпа записи, выбор приоритета наблюдения по цветности и контрастности и другие операции), накопление и обработку видеоизображений 28, распознавание многомерных образов и анимацию управленческих решений на монитор оператора или передачу команд в блок автоматического управления сухой и мокрой очистки 24, режимов хранения 25, сортировки агропродукции 26. Преобразование технологии на данном участке заключается в том, что технологический процесс гибко перестраивается в зависимости от результатов видеоцифрового мониторинга потока продукции. Так, например, если поток продукции не загрязнен и не имеет инородных примесей, то его направляют мимо очистительных механизмов; если в составе потока продукции преобладают качественные объекты, то отделяют дефектные и наоборот; если размер дефекта более половины поверхности объекта, то его осматривают без вращения; если геометрические размеры не соответствуют требованиям потребителя, то поток продукции дополнительно сортируется.

На фиг.4 более подробно представлена схема технической реализации способа регулирования производства по условию установления связей системного взаимодействия агротехнологии и природной среды. На фиг.4 изображено: 29 - объекты природной среды; 30 - объекты агротехнологии; 31 - объекты агропродукции; 32 - видеоцифровая камера мониторинга качества агропродукции по морфологическим признакам; 33 - видеоцифровая камера мониторинга по морфологическим признакам агротехнологических объектов; 34 - видеоцифровая камера мониторинга морфологических признаков объектов природной среды; 35 - телекоммуникационная спутниковая связь; 36 - телекоммуникационная радио-связь; 37 - телекоммуникационная сотовая связь; 38 - центр сбора, обработки и анализа видеоцифровой (мультимедийной) информации; 39 - операторы агротехнологии; 40 - передача команд управления на стационарное или мобильное техническое средство исполнения агротехнологии. Процесс регулирования агротехнологии осуществляют после установления новых особенностей системного взаимодействия объектов агротехнологии и объектов природной среды путем: выполнения видеоцифрового мониторинга агротехнологических процессов (объектов) и биоэкологических процессов (объектов) природной среды средствами технического зрения (видеоцифровыми камерами); формирования структурированной базы видеоизображений процессов (объектов) мониторинга в компьютере; анализа видеоизображений и установления взаимосвязи технико-технологических параметров агропроцессов с биоэкологическими параметрами процессов природной среды; сопоставления последующих и предыдущих системноорганизованных баз видеоизображений, образованных в результате многократного периодического мониторинга агротехнологических процессов и природной среды; при этом, если результат сопоставления повышает совокупный полезный эффект применения агротехнологии, то операторы преобразования производят функциональные, структурные и параметрические преобразования агротехнологических и биоэкологических процессов в направлении изменения энергресурсосбережения, продуктивности и качества агропродукциии. Пример технического воплощения способа регулирования производства по условию установления связей системного взаимодействия агротехнологии и природной среды охватывает несколько «вертикальных» уровней видеоцифрового мониторинга морфологических признаков: экологического 34, агротехнологического 33 и агропродукционного 32. Периодическое повторение дистанционных наблюдений позволяет следить за изменениями состояния почвенно-растительных покровов, за степенью поражения или угнетения региональных агроэкосистем, за уровнем антропогенного воздействия, за появлением зон экологического нарушения.

Через средства космической 35, радиотехнической 36 и сотовой 37 связи осуществляют компьютерное управление процессами мониторинга и приема видеоцифровых изображений в информационно-аналитический центр 38 для последующей обработки и передачи исполнительных и преобразовательных решений операторам 39 или техническим средствам 40 для адаптации технологических и экологических процессов. Наблюдения из космоса позволяют активно выявлять зоны деградации земель, эрозии, засоления, снижения плодородия. Указанные изменения фиксируются по данным дистанционного зондирования в видимой и ближней инфракрасной области спектра. Космические наблюдения, подкрепленные агротехнологическими и агропродукционными наземными наблюдениями, позволяют оперативно и достоверно устанавливать новые тенденции взаимодействия агротехнологии и природной среды, что обеспечивает своевременное или упреждающее исполнение преобразовательных действий, направленных на поддержание положительных и устранение отрицательных факторов. Так, например, если в результате видеоцифрового мониторинга происходит фиксация истощения плодородия земли, то агротехнологию преобразовывают из интенсивной в биологизированную; если в результате видеоцифрового мониторинга устанавливаются отрицательные экологические последствия, то агротехнологию преобразовывают в экологизированную путем устранения негативных элементов и включения компенсационных.

На фиг.5 более подробно представлена схема реализации способа регулирования производства по условиям определения внутренних резервов эффективного использования комплекса технических средств и операторов агротехнологии. На фиг.5 изображены: 41 - граница зоны возделывания агрокультуры; 42 - траектория кругового осмотра зоны возделывания подвижной видеоцифровой камерой; 43 - наблюдаемое техническое средство исполнения агротехнологии; 44 - переносной цифровой фотоаппарат; 45 - новые технические средства.

Процесс системного преобразования агротехнологии осуществляют после определения внутренних материальных и энергетических резервов эффективного использования комплекса технических средств и операторов технологии, путем: видеоцифрового мониторинга морфологических признаков технических средств и тестирования операторов технологии производства агропродукции; анализа видеоизображений и определения энергоресурсотрудозатратных объектов; сопоставления их с аналогичными техническими средствами и операторами другой технологии; последующего исключения затратных (с потерями энергии и ошибочными действиями) технических средств и операторов агротехнологии и включения более эффективных. Пример технического воплощения реализации способа регулирования производства по условию определения внутренних резервов эффективного использования комплекса технических средств и операторов агротехнологии охватывает внутренние уровни организации технологии производства агропродукции. Для увеличения информативности внутритехнологического мониторинга осуществляют динамическое сближение с объектом наблюдения, используя круговой 42 последовательный осмотр зоны возделывания 41 с помощью подвижной видиоцифровой камеры 33 и режим индивидуального наблюдения объекта 43 с помощью переносного цифрового фотоаппарата 44. Для реализации видеоцифрового мониторинга используется оптический вариообьектив, корпус-футляр всепогодного наблюдения (в который помещена видеоцифровая камера), регулируемая чувствительность при сильной солнечной засветке или плохой освещенности, автоматический электронный затвор, таймер и многие другие приемы, режимы и параметры настройки видеоцифровых средств технического зрения. Наиболее приемлемым видом связи при данном зональном способе наблюдения, когда расстояние от подвижной видеокамеры 33 до оперативно-диспетчерского центра 38 находится в радиусе до 50 км, является сотовая связь 36. Отслеживаемая видеоцифровая информация накладывается на геоинформационную электронную карту, протокол событий ведется в реальном времени, формируется огромный видеоархив с возможностью покадрового или ускоренного просмотра (отката) видео в прямом и обратном направлении и синхронной голосовой записи или графического текста. Дождь, плохая освещенность, тени, качающиеся растения устраняются автоматически. Движение камеры и объекта наблюдения осуществляется с помощью автоматического детектора движения.

В результате анализа видеоцифрового архива выявляются основные технико-технологические недостатки, ошибки и промахи, которые в последующем учитываются при проектировании новой техники или при обучении операторов технологии. Так, например, если в результате работы сельскохозяйственного агрегата по данным видеоцифрового мониторинга устанавливается значительная повреждаемость полевых культур, то результаты видеонаблюдений передаются для проектирования новой, более совершенной техники 45; если скрытая, первоначальная фаза развития болезней растений своевременно выявляется в результате видеоцифрового мониторинга, то соответственно корректируюся сроки обработки агрокультур ядохимикатами или элементами питания.

На фиг.6, 7, 8 более подробно представлена схема реализации способа регулирования производства по условию несоответствия результатов практической реализации агротехнологии и испытываемой на региональных селекционно-семеноводческих станциях в следующем порядке: записывают с помощью видеоцифрового мониторинга совокупность преобразовательно-исполнительных действий практически реализуемой технологии и передают через телекоммуникационные средства связи в сервер компьютера информационно-советующей системы агропромышленного комплекса; запрашивают и получают по интерактивной связи аналогичную совокупность преобразовательно-исполнительных действий при испытании идентичных сортов (видов) агропродукции на региональных селекционно-семеноводческих станциях; сопоставляют две совокупности преобразовательно-исполнительных действий по результатам мониторинга энергоресурсо-затрат, продуктивности и качества агропродукции (определяемых по изменениям морфологических признаков), и, если они не сходятся по условиям адекватности, то производят замену или обновление сорта (вида) агропродукции, введение или исключение агротехнологических процессов (операций, приемов), обновление технических средств, устранение или компенсацию отрицательных природных воздействий - для повышения эффективности реализации агротехнологии и удовлетворения потребителя качественным и количественным составом агропродукции. Пример технического воплощения способа регулирования производства по условию несоответствия ее результатов с испытываемой агротехнологией или другой реализацией агротехнологии во многом аналогичен приведенному на фиг.3-5. Отличительной особенностью испытаний агротехнологии на селекционно-семеноводческих станциях является более тщательное, достоверное описание сортовых характеристик семян на текстурном (морфологическом) уровне видеоцифрового мониторинга и расширение информационного потока видеоцифрового мониторинга в ультрафиолетовой и инфракрасной области оптического спектра. Для этого используются новые средства получения изображений с помощью видеосканеров и видеоцифровых аппаратов высокого пространственного и спектрального разрешения. На фиг.6 и 7 приведены варианты использования видеоцифровой техники на селекционно-семеноводческой станции при испытании новых сортов агропродукции. На фиг.6 приведены: 46 - приспособление для установки видеоцифровой камеры; 47 - подвижная тележка; 48 - кабель связи; 49 -миникомпьютер. На фиг.7 приведены: 50 - крышка сканера; 51 - лист растения (картофеля); 52 - прозрачная пластина сканера; 53 - механизм перемещения сканирующей фотоматричной линейки.

На фиг.8 приведен алгоритм описания морфологического образа при сортовой идентификации и сертификации семян агрокультуры. Сопоставление двух систем данных, практически реализуемой технологии и испытываемой, осуществляют с помощью специальных компьютерных программ методом равенства, сходства, подобия, аналогии, ассоциации и прецедента. Например, если обьект «похож» на уже известный, то его поведение «сходно» с поведением прототипа. Такие процедуры обеспечивают определение цели, отбор ценной информации, прогнозирование поведения и тенденций развития агротехнологии.

На фиг.9 приведена схема реализации способа системного регулирования производства, в которой отображено: 55 - условная граница селекционно-испытательной станции (вверху) и агротехнологической зоны прктически реализуемой технологии производства агропродукции (внизу), 56 - видеоцифровая система сортовой идентификации, 57 - видеоцифровая система сертификации семян, 58 - компьютер, 59 - оператор, 60 - телефон-модем, 61 - радио-модем, 62 - приемник глобальной позиционной связи (GPS), 63 - спутник GPS, 64 - аэросъемка, 65 - компьютерное управление процессом возделывания агропродукции, 66 - компьютерное управление процессом хранения агропродукции, 67 - компьютерное управление процессом реализации агропродукции, 68 - локальная компьютерная сеть, 69 - видеотренажер, 70 - логический программируемый контроллер, 71 - датчики контроля микроклиматических режимов, 72 - цифровой фотоаппарат, 73 - видеосканер, 74 - электроприводное устройство, 75 - механизированное техническое средство, 76 - видеоцифровая камера, 77 - телевизионная камера, 78 - электромеханическое устройство технологического процесса, 79 - промышленная видеоцифровая камера, 80 - конвейер технологического процесса сортирования. Средства технического зрения (56, 57, 72, 73, 76, 77, 79) осуществляют видеоцифровой мониторинг объектов природной среды, агротехнологии и агропродукции. Компьютерный оперативно-диспетчерский комплекс 20 и 21, осуществляет анализ наблюдаемых видеоцифровых динамических изображений и анимацию (визуализацию) изображений объектов мониторинга природной среды, агротехнологии и агропродукции. Операторы преобразования 59 осуществляют после видеоцифрового мониторинга агрообьектов и анимации их видеоцифровых изображений обнаружение условий преобразования и обучение на компьютерных тренажерах 68 и мультимедийных средствах операторов исполнения, мониторинга и адаптации агротехнологии по комплексу исполнительных и преобразовательных действий. Средства телекоммуникационной связи (60, 61, 62, 68), осуществляют интерактивный и итеративный прем-передачу последовательности действий, принятых по результатам мониторинга и анимации, операторам или механизмам автоматизированного управления технологическими процессами производства агропродукции (74, 78), биоэкологическими процессами природной среды 75 и процессами перераспределения (сортировки) агропродукции 80. Пример реализации показывает взаимосвязь основных технических средств мониторинга и управления внутри практически реализуемой агротехнологии и внутри селекционно-семеноводческого центра, а также их совместное удаленное взаимодействие. Выбор средств технического зрения осуществляется оператором в зависимости от приоритета решаемой агропроизводственной задачи путем активизации одних и игнорирования других мониторинговых или управленческих процедур. Так, например, чтобы оценить густоту посадки агрокультур, используют мобильную видеокамеру; чтобы определить стадию и интенсивность распространения болезней и вредителей, устанавливают несколько камер длительного наблюдения; чтобы осуществить сортовую идентификацию, дополнительно используют переносной цифровой фотоаппарат или сканер.

На фиг.10 приведена блочная схема реализации видеоцифрового мониторинга как основного технического средства для получения видеоизображений наблюдаемого объекта и его морфологических признаков. На фиг.10 обозначено: 81 - средство технического зрения, 82 - мобильное средство перемещения, 83 - окружающая среда объекта наблюдения, 84 - наблюдаемый обьект, 85 - видеоцифровое устройство, 86 - преобразователь изображения, 87 - модуль цифровой обработки изображения, 88 - программируемый логический контроллер, 89 - средство связи видеоцифрового устройства, 90 - средство связи оперативно-диспетчерского центра, 91 - видеоцифровое (мультимедийное) устройство удаленного наблюдения, 92 - микропроцессорная система, 93 - устройство наведения видеоцифрового устройства на наблюдаемый объект, 94 - устройство отображения визуальной (мультимедийной) информации, 95 - устройство документирования. Для реализации видеоцифрового мониторинга объектов природной среды, агротехнологии и агропродукции осуществляют: пространственное перемещение средств технического зрения 81 с помощью оператора или мобильного транспорта 82 по запрограммированной или случайной траектории, в границах расположения объектов мониторинга; нахождение местоположения объекта мониторинга, сближение с ним и установление местоположения средства технического зрения относительно объекта мониторинга; наведение 93 средства технического зрения 85 на восприятие информативных элементов найденного объекта; наблюдение информативных элементов в течение определенного времени; при этом в ходе реализации операций нахождения, наведения и наблюдения объекта мониторинга с помощью фотоматричного преобразователя 86 регистрируют видеоцифровые изображения (94, 95) в различных областях оптического спектра, захватывающие в поле зрения как обьект 84 (элемент) мониторинга, так и объекты его ближайшего окружения 83, и с помощью средств телекоммуникационной связи (89, 90) передают регистрируемые изображения в компьютерный оперативно-диспетчерский комплекс 21. Приведенный пример показывает основные самоорганизующие действия в процессе видеоцифрового мониторинга, такие как: перенос (нахождение) и концентрация внимания (наведение) видеоцифровых средств, захват (наблюдение) объекта в течение определенного периода времени, ориентированное восприятие не только интересуемого объекта, но его ближайшего окружения (фон, другие объекты).

На фиг.11 приведена основная блочная схема реализации видеоцифровой анимации изображений объектов с морфологическими признаками, принятых на оперативно-диспетчерский комплекс от средств технического зрения. На фиг 11 в блочном виде изображены основные элементы и функциональные процедуры: 96 - архив видеоцифровых изображений, 97 - анализ видеоизображений, 98 - определение элементов распознаваемого объекта, 99 - описание распознаваемых образов, 100 - эталонные изображения, 101 - аутотренинг и обучение по распознаванию объектов, 102 - пространственно-временное отслеживание объекта наблюдения, 103 - мнемощит (экран), 104 - дисплей компьютера, 105 - механизм управления объектом наблюдения, 106 - объекты наблюдения, 107 - оператор. Для реализации видеоцифровой анимации изображений объектов мониторинга (природной среды, агротехнологии и агропродукции) осуществляют: прием в сервер компьютерного оперативно-диспетчерского комплекса 21 видеоцифровых изображений, поступающих от средств технического зрения (82, 91); структурированное размещение в архиве 96 сервера принятых изображений в соответствии с операциями, проведенными в процессе мониторинга; анализ 97 полученных видеоцифровых изображений и выделение информативных элементов изображения объекта мониторинга с помощью вычислительно-преобразовательных алгоритмов обработки изображений; количественное определение 98 морфологических признаков по текстурным, геометрическим, цветовым и спектальным параметрам выделенных информативных элементов изображения объекта мониторинга при сравнении с метрическими эталонными изображениями 100 объектов-образцов; многомерное описание 99 морфологического образа объекта мониторинга целелогической, алгебраической и статистической комбинацией количественно определенных информативных элементов изображения; отслеживание 102 динамических изменений многомерного морфологического образа объекта мониторинга в отношении других объектов мониторинга, в пространстве и времени; распознавание многомерных морфологических образов объектов мониторинга на классы в соответствии с условиями преобразования состава агропродукции, агротехнологии и природной среды; двухмерное или трехмерное отображение видеоцифрового многомерного образа объекта мониторинга на дисплей компьютера 104, мнемощит 103 оперативно-диспетчерского комплекса 21 или экран мультимедийного средства по иерархической схеме относительного взаимодействия объектов природной среды, агротехнологии и агропродукции; передают с помощью операторов 107 преобразования или средств автоматизации управленческие решения и команды к операторам исполнения, мониторинга и адаптации или механизмам управления 105 качественным и количественным составом агропродукции, агротехнологическими и биоэкологическими процессами. Приведенный пример показывает основные процедурные действия в процессе видеоцифровой анимации изображений, заключающиеся в том, что определение информативных параметров образа объекта мониторинга, многомерное описание образа объекта мониторинга и отслеживание динамических изменений системного образа объекта мониторинга осуществляют в зависимости от конкретных целей и задач, складывающихся в процессе реализации агротехнологии и устанавливаемых при аутотренинге и обучении.

На фиг.12 приведена схема реализации телекоммуникационной передачи результатов мониторинга в компьютерный оперативно-диспетчерский комплекс. На фиг.12 обозначено: 108 - телекоммуникационная связь средства технического зрения с диспетчерским центром, 109 - объекты мониторинга, 110 - цифровой фотоаппарат, 111 - видеосканер, 112 - фотокамера, 113 - видеокамера, 114 - карта флеш-памяти (записи изображений), 115 - подвижный агрегат, 116 - движущийся конвейер. Для реализации телекоммуникационной интерактивной и итеративной передачи результатов мониторинга объектов агротехнологии и анимации изображений этих объектов осуществляют следующие приемы: доставку пространственно удаленного объекта мониторинга 109 к средству технического зрения 110 и передачу оператором мониторинга на переносных компакт-дисках 114 видеоцифровые изображения объектов мониторинга в оперативно-диспетчерский пункт 21; перемещение средства технического зрения 113 с помощью оператора или мобильного агрегата 115 к объекту мониторинга и передачу через сотовую или космическую связь 108 видеоцифровых изображений объектов мониторинга в компьютерную сеть для анимации; перемещение объектов мониторинга на движущихся конвейерах 116 и передачу видеоцифровых изображений по интерфейсам связи 108 в сервер компьютера 21; в качестве средств технического зрения используют оптические сканеры 111 с монитором компьютера при мониторинге листьев растений и других плоских объектов, фотоцифровые аппараты с жидкокристаллическими дисплеями для мониторинга корнеклубнеплодов и других объемных объектов, сотовые телефоны со встроенной фотокамерой 113 для мониторинга удаленных объектов в полевых условиях, видеоцифровые камеры 112 с ноутбуком для мониторинга потока агропродукции и технологических процессов.

Приведенный пример показывает основные виды телекоммуникационного обмена, возникающего в процессе интерактивной и итеративной передачи данных видеоцифрового мониторинга и анимации. Многопроцедурные действия на данном технико-технологическом уровне проявляются в выборе определенной цикличности обмена информацией, связанной с агротехнологическими часовыми, суточными, декадными, месячными, квартальными и годовыми ритмами производства агропродукции.

На фиг.13 приведена структурная схема компьютерного оперативно-диспетчерского комплекса. На фиг.13 изображено: 117 - программно-аналитическое обеспечение компьютерного оперативно-диспетчерского комплекса, 118 - информационно-измерительный комплекс средств технического зрения для видеоцифрового мониторинга объектов наблюдения, 119 - учебно-справочная система программного обеспечения, 120 - модель самоорганизующейся реализации агротехнологии, 121 - тренажерно-обучающая система, 122 - средства видеоцифрового наблюдения, 123 - средства связи и обмена информацией, 124 - анимационные и мультимедийные средства. Обучение операторов агротехнологии осуществляют на основании обобщенной модели 120 регулирования производства агропродукции, с помощью учебно-справочной 119 и тренажерной систем 121 компьютерного мультимедийного экрана, представляющего иллюстративный материал видеоцифровыми изображениями 122 (кадрами) объектов мониторинга, видеофрагментами, видеообразами или видеоанимационными фильмами 124, а также предоставляющего возможность интерактивного 123 взаимодействия обучаемого с обобщенной моделью производства агропродукции.

На фиг.14 приведена обобщенная модель регулирования производства агропродукции: 125 - реализация агротехнологии; 126 - комплекс технических средств и операторов исполнения агротехнологии; 127 - комплекс технических средств и операторов мониторинга и адаптации агротехнологии; 128 - комплекс технических средств и операторов системного познания и преобразования агротехнологии; 129, 130, 131 - технологические процессы; 132, 133, 134 - технические средства; 135, 136, 137- параметры и режимы; 138 - исключение объекта из технологии; 139 - включение объекта в технологию; 140 - разрыв связей (отношений) между объектами; 141 - образование связей между объектами; 142 - преобразование связей (перекомбинация) путем группового вращения вокруг узла связей (отношений). Модель регулирования производства - есть совокупность функционально, структурно и параметрически взаимосвязанных материальных объектов (технических средств и операторов), с эволюционно и целенаправленно изменяемой формой адаптивно-приспособительных и исполнительно-преобразовательных действий, реализация которых осуществляется на основе определенных условий и закономерностей, отражающих эффективное взаимосодействие материальных объектов (комплекса технических средств и операторов исполнения технологии, комплекса технических средств и операторов мониторинга, комплекса технических средств и операторов преобразования) в достижении практического результата, наиболее полно удовлетворяющего реальной потребности.

Таким образом, применение способа регулирования производства агропродукции на основе видеоцифрового мониторинга и управления объектами природной среды, агротехнологии и агропродукции позволит ускорить взаимообмен информационных потоков, улучшить координацию работы технических средств исполнения технологии, повысить культуру производства, сократить затраты материальных и энергетических ресурсов, что даст возможность повысить урожайность, сохранность и безотходность реализации агропродукции. То есть получить наибольшую прибыль от аграрного производства при максимальной удовлетворенности потребителя.

Способ регулирования производства агропродукции, включающий определение морфологических признаков агропродукции, в зависимости от которых осуществляют регулирование производства, отличающийся тем, что определение морфологических признаков объектов аграрного производства осуществляют в полном объеме постоянно сразу в нескольких зонах производства, причем регулирование осуществляют для каждой зоны производства индивидуально непрерывно в любой момент времени при обнаружении отклонений морфологических параметров воздействиями техногенного и природного характера.